化學(xué)學(xué)科觀念統(tǒng)攝化學(xué)知識(shí)的教學(xué)設(shè)計(jì)——以“認(rèn)識(shí)化學(xué)變化”單元復(fù)習(xí)教學(xué)為例*

◎福建省長(zhǎng)汀縣第二中學(xué) 張聰偉 ◎ 福建省漳平第三中學(xué) 陳美釵

初中化學(xué)復(fù)習(xí)課教學(xué)從目標(biāo)達(dá)成的效果來看有三個(gè)層次：一是使復(fù)習(xí)課涉及到的知識(shí)讓學(xué)生得以掌握；二是讓學(xué)生能夠構(gòu)建所學(xué)知識(shí)的網(wǎng)絡(luò)；三是促使學(xué)生能夠遷移應(yīng)用所學(xué)知識(shí)。傳統(tǒng)的復(fù)習(xí)教學(xué)是知識(shí)內(nèi)容（考點(diǎn)內(nèi)容）的簡(jiǎn)單重復(fù)，也就是說傳統(tǒng)的復(fù)習(xí)教學(xué)經(jīng)常停留在第一層次。這種復(fù)習(xí)方式也是學(xué)生不喜歡復(fù)習(xí)課的重要原因之一。

學(xué)科觀念統(tǒng)攝化學(xué)知識(shí)的教學(xué)設(shè)計(jì)是通過化學(xué)學(xué)科觀念來統(tǒng)攝和梳理相關(guān)知識(shí)與思維。利用復(fù)習(xí)課的診斷——補(bǔ)漏——整合——提升的功能，讓學(xué)生在清晰掌握所學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ)上，通過各種方式促進(jìn)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)的建構(gòu)，通過引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)將新舊知識(shí)進(jìn)行聯(lián)系整合。最后將知識(shí)應(yīng)用于新情景中解決問題并提升學(xué)生的遷移、應(yīng)用能力。

2014年4月16-19日，第九屆“全國(guó)基礎(chǔ)教育化學(xué)新課程（含初高中）實(shí)施成果交流大會(huì)”在山東棗莊舉行，筆者有幸參加現(xiàn)場(chǎng)說課比賽，獲得了特等獎(jiǎng)。課題是“認(rèn)識(shí)化學(xué)變化單元復(fù)習(xí)”，該說課稿的設(shè)計(jì)正是基于化學(xué)學(xué)科觀念統(tǒng)攝化學(xué)知識(shí)的視角?，F(xiàn)將該課的教學(xué)設(shè)計(jì)整理成文。

一、基于化學(xué)學(xué)科觀念統(tǒng)攝化學(xué)知識(shí)的教學(xué)分析

1.課程標(biāo)準(zhǔn)的要求

利用學(xué)科觀念（即變化觀、微粒觀、守恒觀等）來統(tǒng)攝和梳理相關(guān)知識(shí)與思維，同時(shí)以復(fù)習(xí)課的診斷——補(bǔ)漏——整合——提升功能進(jìn)行教學(xué)流程設(shè)計(jì)，通過精編教學(xué)素材力求將教學(xué)目標(biāo)問題化、情景化、活動(dòng)化，同時(shí)關(guān)注暴露學(xué)生思維及時(shí)進(jìn)行反饋與評(píng)價(jià)是課程標(biāo)準(zhǔn)的要求。

2.學(xué)情分析

通過新課學(xué)習(xí)，學(xué)生對(duì)質(zhì)量守恒定律的內(nèi)容、條件、本質(zhì)及相關(guān)計(jì)算等有初步的認(rèn)識(shí)，但尚未初步建立起“宏觀——微觀——符號(hào)”化學(xué)學(xué)科思維，以及守恒觀、變化觀等化學(xué)學(xué)科基本觀念，影響著對(duì)化學(xué)反應(yīng)的深刻理解。

3.教學(xué)內(nèi)容分析

本章涉及燃燒、質(zhì)量守恒定律、化學(xué)方程式三部分。復(fù)習(xí)教學(xué)時(shí)，以質(zhì)量守恒定律為主線，將燃燒、化學(xué)反應(yīng)表示方法與化學(xué)方程式計(jì)算統(tǒng)整，實(shí)現(xiàn)對(duì)化學(xué)反應(yīng)條件、本質(zhì)、規(guī)律、應(yīng)用及定量處理的多角度認(rèn)識(shí)。

二、基于化學(xué)學(xué)科觀念統(tǒng)攝化學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)過程

1.學(xué)習(xí)目標(biāo)

（1）通過創(chuàng)設(shè)STSE的問題情景，對(duì)燃燒條件、化學(xué)方程式計(jì)算進(jìn)行復(fù)習(xí)，讓學(xué)生感受物質(zhì)變化是有條件的，變化是有價(jià)值的。

（2）通過對(duì)質(zhì)量守恒定律的內(nèi)容、條件、本質(zhì)及相關(guān)計(jì)算的復(fù)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生多角度認(rèn)識(shí)化學(xué)變化，幫助學(xué)生體會(huì)世界是物質(zhì)的，物質(zhì)是變化的，變化是有規(guī)律的。

（3）初步幫助學(xué)生建立“宏觀——微觀——符號(hào)”三重表征的化學(xué)學(xué)科思維。

2.教學(xué)過程

（1）診斷

將診斷出的學(xué)生知識(shí)障礙點(diǎn)設(shè)計(jì)成核心問題串并創(chuàng)設(shè)問題情景，引領(lǐng)學(xué)生對(duì)本章知識(shí)進(jìn)行復(fù)習(xí)。

［投影］2013年12月26號(hào)凌晨5時(shí)40分，熱哈提八巷3輛公交車著火，公交車均采用天然氣驅(qū)動(dòng)模式，如果不迅速冷卻隨時(shí)可能發(fā)生爆炸。危急關(guān)頭消防大隊(duì)果斷采取了“邊冷卻，邊滅火”的戰(zhàn)術(shù)，火勢(shì)被順利地?fù)錅纭?/p>

①消防大隊(duì)果斷采取了“邊冷卻，邊滅火”的戰(zhàn)術(shù)。從滅火的角度看冷卻的目的是什么？

②起火的公交車采用天然氣驅(qū)動(dòng)模式，天然氣的主要成分是甲烷，甲烷燃燒的化學(xué)方程式為CH4+2O2=CO2+2X，請(qǐng)確定X的化學(xué)式。

③相比較于天然氣驅(qū)動(dòng)模式，從綠色能源的角度看氫能汽車具有很大的開發(fā)利用價(jià)值。近年來，國(guó)際上以氫為燃料的“燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)”技術(shù)取得重大突破。有人說5g氫氣和32g氧氣混合點(diǎn)燃，生成水的質(zhì)量一定是37g嗎?

［課堂交流］（討論后達(dá)成共識(shí)）：要解決上述三個(gè)問題我們應(yīng)該掌握三方面的知識(shí)（投影）

設(shè)計(jì)意圖：《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》的教學(xué)建議中要求“創(chuàng)設(shè)真實(shí)而有意義的情景”。此環(huán)節(jié)幫助學(xué)生在真實(shí)問題解決過程中暴露問題，在思維碰撞中體會(huì)STSE。

（2）補(bǔ)漏

（活動(dòng)一）

【查閱資料】白磷的著火點(diǎn)是40℃，紅磷的著火點(diǎn)是240℃；P2O5能溶于水，且有毒性。

【交流討論】

①圖一銅片上的白磷燃燒而燒杯中的白磷不燃燒這一現(xiàn)象，得到燃燒條件需要_______________。

②圖二裝置與圖一裝置相比，其優(yōu)點(diǎn)是________。

③將裝有某氣體的大試管管口朝下垂直插入水中，使管口罩住白磷（如圖三所示），結(jié)果觀察到“水火相容”的奇觀，則大試管中所裝的氣體可能是___________。

【課堂交流】

教師：燃燒一般情況下需要三個(gè)條件，水下的白磷自身是可燃物，溫度達(dá)到著火點(diǎn)缺少的是氧氣。今天老師就模擬這一環(huán)境向水下的白磷通氧氣。

（演示實(shí)驗(yàn)）

（活動(dòng)二）

下圖是某反應(yīng)微觀示意圖（反應(yīng)后的微粒未填全）。

（1）反應(yīng)后方框內(nèi)應(yīng)填入的微粒及數(shù)目是_____。

（2）若“ ”和“ ”分別表示氧原子和氫原子，請(qǐng)用化學(xué)方程式來表示該化學(xué)反應(yīng)________________。

（3）根據(jù)該圖，從微觀的角度可提煉出的一條信息是_____________________。

【課堂交流】（片段）

教師巡視發(fā)現(xiàn)學(xué)生中出現(xiàn)的錯(cuò)誤。

（投影）學(xué)生的錯(cuò)誤答案：3H2+O2＝2H2O+H2

教師：請(qǐng)分析這樣書寫的化學(xué)方程式對(duì)嗎？

學(xué)生：不正確。

教師：那你是怎么想的呢？和大家一同分享一下。

學(xué)生：化學(xué)變化最本質(zhì)的特征是有新物質(zhì)產(chǎn)生。他把未參加反應(yīng)的原子寫進(jìn)去了。

（活動(dòng)三）

把A、B、C、D四種純凈物放在一密閉容器中，在一定條件下充分反應(yīng)，反應(yīng)前后各物質(zhì)的質(zhì)量如下表：

回答下列問題：

（1）反應(yīng)后D的質(zhì)量是_________g。

（2）容器中發(fā)生反應(yīng)的反應(yīng)類型是__________（填寫基本反應(yīng)類型）。

【課堂交流】（片段）

教師：請(qǐng)一位同學(xué)來分享一下解題思路。

學(xué)生：根據(jù)質(zhì)量守恒定律來計(jì)算的。

教師：能具體談一談嗎？

學(xué)生：就是化學(xué)反應(yīng)前后的質(zhì)量相等。

教師：哪些是反應(yīng)物，哪些又是生成物呢？

學(xué)生：反應(yīng)物是B，生成物A和D。

教師追問:那C是？

學(xué)生：C是催化劑。

另一學(xué)生：還有可能沒參加反應(yīng)。

教師：依據(jù)什么判斷反應(yīng)物、生成物和催化劑的呢？

學(xué)生：通過反應(yīng)前后的質(zhì)量對(duì)比，質(zhì)量增加的是生成物，減少的是反應(yīng)物，不變的是催化劑。

教師：很高興能聽到同學(xué)自己的分析過程，分析得很棒！

教師追問:那同學(xué)們能寫出一個(gè)符合該類型的化學(xué)方程式嗎？

學(xué)生：思考作答

教師：巡查收集學(xué)生的典型錯(cuò)誤

教師：這個(gè)化學(xué)方程式對(duì)嗎？為什么？

學(xué)生討論：不對(duì)，因?yàn)槲覀冊(cè)趯?shí)驗(yàn)室做過這個(gè)實(shí)驗(yàn)，它應(yīng)該是產(chǎn)生水和氧氣。

教師：回答得非常好，能通過化學(xué)方程式聯(lián)想宏觀的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象！

教師總結(jié)：燃燒是化學(xué)變化，化學(xué)變化是可變的，變化是有條件和規(guī)律的。宏觀上的物質(zhì)我們可以從微觀上切入進(jìn)行分析，最后用符號(hào)進(jìn)行表征。

設(shè)計(jì)意圖：通過針對(duì)性訓(xùn)練進(jìn)行補(bǔ)缺補(bǔ)漏，在教學(xué)實(shí)施過程中，通過“問題組”的形式來貫穿基本觀念，利用問題驅(qū)動(dòng)推進(jìn)課堂教學(xué)，“問題組”層次分明，設(shè)計(jì)的三個(gè)問題組層層遞進(jìn)，首先讓學(xué)生回顧、整合本章的基礎(chǔ)知識(shí)體系，在此基礎(chǔ)上提煉學(xué)科基本觀念。

整合宏觀、微觀、符號(hào)三重表征，最后完善與提升。

（3）整合

（投影）化學(xué)學(xué)科觀念

變化觀 守恒觀 微粒觀

設(shè)計(jì)意圖：以質(zhì)量守恒定律為主線，將燃燒、化學(xué)反應(yīng)的計(jì)算、化學(xué)反應(yīng)的表示方法串在一起，實(shí)現(xiàn)對(duì)化學(xué)反應(yīng)條件、本質(zhì)、規(guī)律及應(yīng)用等本章核心知識(shí)的復(fù)習(xí)。同時(shí)幫助學(xué)生初步構(gòu)建微粒觀和守恒觀，建立“宏觀——微觀——符號(hào)”學(xué)科思維方式。幫助學(xué)生完善知識(shí)結(jié)構(gòu)。學(xué)會(huì)多角度認(rèn)識(shí)化學(xué)變化，建立起化學(xué)知識(shí)三重表征間的聯(lián)系。

（4）提升

教師：下面我們就帶著這些學(xué)科知識(shí)和學(xué)科觀念來解決生活和生產(chǎn)中的問題。

（投影）

航天飛船上常安裝盛有Na2O2（過氧化鈉）的裝置來作為氧氣再生劑備用。

①其反應(yīng)原理的化學(xué)方程式為：2Na2O2+2X═2Na2CO3+O2。請(qǐng)確定X的化學(xué)式____________。

②請(qǐng)觀察化學(xué)方程式，思考在宇宙飛船上過氧化鈉為什么可以作為氧氣再生劑？

教師引導(dǎo)：一個(gè)化學(xué)方程式可以告訴我們什么信息？

學(xué)生：反應(yīng)物、生成物、反應(yīng)條件

學(xué)生：各物質(zhì)之間的質(zhì)量關(guān)系

教師：那我們先從反應(yīng)物、生成物和反應(yīng)條件入手分析在宇宙飛船上過氧化鈉為什么可以作為氧氣再生劑?

學(xué)生：過氧化鈉可以吸收二氧化碳轉(zhuǎn)化成宇航員需要的氧氣，而且是在常溫下。

③神舟九號(hào)載人飛船中有3人，在太空停留13天。如果每人每天消耗的O2約為1.6kg，則需要準(zhǔn)備Na2O2多少千克？

學(xué)生：一生上臺(tái)板演

教師：巡查并強(qiáng)調(diào)解題的格式規(guī)范性

（投影）另一學(xué)生的解題過程

④通過剛才的計(jì)算，請(qǐng)你從數(shù)據(jù)的層面解釋載人飛船上（過氧化鈉）的裝置為什么只作為氧氣再生劑備用，而不作為唯一的供氧來源？

教師引導(dǎo)：從計(jì)算數(shù)據(jù)量的角度進(jìn)行分析（過氧化鈉）的裝置為什么只作為氧氣再生劑備用，而不作為唯一的供氧來源。

學(xué)生：通過剛才的計(jì)算我發(fā)現(xiàn)Na2O2接近半噸，這也太重了！飛船攜帶不了那么多。

教師總結(jié)：通過剛才的計(jì)算我們體會(huì)到研究化學(xué)是非常有價(jià)值的。過氧化鈉有吸收二氧化碳轉(zhuǎn)化成氧氣的性質(zhì)但在實(shí)際的飛船上由于質(zhì)量的問題我們并不能不作為唯一的供氧來源。這就是我們化學(xué)上所說的定性到定量的分析。

設(shè)計(jì)意圖：緊密聯(lián)系實(shí)際，通過具體生動(dòng)的化學(xué)變化現(xiàn)象，采用問題情景，落實(shí)三維目標(biāo)，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)化學(xué)計(jì)算并非是“按照一套既定規(guī)則和操作程序去完成特定任務(wù)”的技能，而是“有意識(shí)、有意義、有目的、有方法的認(rèn)識(shí)和操作的共同體”。即化學(xué)計(jì)算是依據(jù)化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，應(yīng)用數(shù)學(xué)方法解決物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)、變化中“量”的問題的能力。同時(shí)讓學(xué)生體會(huì)“從生活走進(jìn)化學(xué)、從化學(xué)走向社會(huì)”的新課程理念。

教師學(xué)生一同總結(jié)學(xué)習(xí)的學(xué)科知識(shí)和學(xué)科觀念。